A sincronização é algo que estamos familiarizados com todos os dias de nossas vidas. De dirigir pela estrada até a rua lotada; Adaptamos automaticamente nosso comportamento para sincronizar com aqueles que nos rodeiam. Dirigimos na mesma direção ou caminhamos pelas mesmas vias que os outros passageiros que não o fizeram, tornando a nossa viagem muito mais difícil (e perigosa).

Quando se trata de tempo, a sincronização é ainda mais importante. Mesmo em nossas relações diárias, esperamos uma quantidade razoável de sincronização de pessoas. Quando uma reunião começa em 10am, esperamos que todos estejam lá dentro de alguns minutos.

No entanto, quando se trata de transações de computadores em uma rede, a precisão na sincronização torna-se ainda mais importante, onde a precisão em alguns segundos é muito inadequada e a sincronização para o milissegundo torna-se essencial.

Os computadores usam tempo para cada transação e processo que eles fazem e você só precisa pensar sobre o furor causado pelo bug do milênio para apreciar a importância do lugar do computador na hora. Quando não há sincronização precisa e precisa, todos os tipos de erros e problemas podem ocorrer, particularmente com transações sensíveis ao tempo.

Não são apenas transações que podem falhar sem uma sincronização adequada, mas os carimbos de tempo são usados ​​em arquivos de log do computador, então, se algo der errado ou se um usuário mal-intencionado invadiu (o que é muito fácil de fazer sem uma sincronização adequada), pode demorar muito para descobrir O que deu errado e ainda mais para corrigir os problemas.

A falta de sincronização também pode ter outros efeitos, como a perda de dados ou a recuperação fracassada, também pode deixar uma empresa indefesa em qualquer argumento legal potencial, uma vez que uma rede incorretamente ou não sincronizada pode ser impossível de auditar.

No entanto, a sincronização do milissegundo não é a dor de cabeça que muitos administradores assumem que será. Muitos optam por tirar proveito de muitos dos timeservers on-line que estão disponíveis na internet, mas, ao fazê-lo, podem gerar mais problemas do que resolve, como ter que deixar a porta UDP aberta no firewall (para permitir a informação de temporização através) para mencionar nenhum nível de precisão garantido da servidor de horário público.

Uma solução melhor e mais simples é usar uma servidor de tempo de rede que usa o protocolo NTP (Network Time Protocol). UMA O servidor NTP irá ligar diretamente a uma rede e usar o GPS (Sistema de Posicionamento Global) ou transmissões de rádio especializadas para receber o tempo direto de um relógio atômico e distribuí-lo entre a rede.

Network Time Protocol é um protocolo de Internet usado para sincronizar relógios de computador para uma referência de tempo estável e precisa. NTP foi originalmente desenvolvido pelo professor David L. Mills na Universidade de Delaware no 1985 e é um protocolo padrão da Internet e é usado na maioria tempo os servidores de rede, daí o nome NTP servidor.

O NTP foi desenvolvido para resolver o problema de vários computadores trabalhando juntos e tendo o tempo diferente. Enquanto o tempo geralmente apenas avança, se os programas estiverem funcionando em diferentes computadores, o tempo deve avançar mesmo se você mudar de um computador para outro. No entanto, se um sistema está à frente do outro, mudar entre esses sistemas faria com que o tempo passasse para trás e para trás.

Como conseqüência, as redes podem executar seu próprio tempo, mas assim que você se conectar à Internet, os efeitos tornam-se visíveis. Apenas as mensagens de e-mail chegam antes de serem enviadas, e até mesmo foram respondidas antes de serem enviadas por correio.

Embora esse tipo de problema possa parecer inócuo quando se trata de receber e-mails, no entanto, em alguns ambientes, a falta de sincronização pode ter resultados desastrosos, por isso o controle do tráfego aéreo foi uma das primeiras aplicações para o NTP.

O NTP usa uma única fonte de tempo e distribui-lo entre todos os dispositivos em uma rede, ele faz isso usando um algoritmo que funciona quanto ajustar um relógio do sistema para garantir a sincronização.

O NTP trabalha em uma base hierárquica para garantir que não haja problemas de tráfego de rede e de largura de banda. Ele usa uma única fonte de tempo, normalmente UTC (tempo universal coordenado) e recebe solicitações de tempo das máquinas no topo da hierarquia, que passam o tempo mais abaixo da cadeia.

A maioria das redes que utilizam o NTP usará uma O servidor NTP para receber seu sinal de hora UTC. Estes podem receber o tempo da rede GPS ou transmissões de rádio transmitidas por laboratórios nacionais de física. Esses dedicados Servidores NTP tempo são ideais, pois recebem tempo direto de uma fonte de relógio atômico, eles também são seguros, pois estão situados externamente e, portanto, não exigem interrupções no firewall da rede.

O NTP tem sido um sucesso astronômico e agora é usado em quase 99 por cento dos dispositivos de sincronização de tempo e uma versão dele está incluída na maioria dos pacotes do sistema operacional.

O NTP deve muito do seu sucesso ao desenvolvimento e apoio que continua a receber quase três décadas após o seu início, razão pela qual ele é agora usado em todo o mundo em Servidores NTP.

O O servidor NTP revolucionou a sincronização das redes de computadores nos últimos vinte anos. NTP (Network Time Protocol) é o software que é responsável por distribuir o tempo do servidor de tempo para toda a rede, ajustando máquinas para drift e assegurando precisão.

O NTP pode manter os relógios do sistema confiáveis ​​dentro de alguns milímetros de UTC (Tempo Universal Coordenado) ou qualquer horário com o qual é alimentado.

No entanto, o NTP só pode ser tão confiável quanto a fonte de tempo que ele recebe e, como a UTC é a escala de tempo civil global, depende de onde a origem do UTC provém.

As transmissões nacionais de tempo e frequência de laboratórios de física como NIST nos EUA ou NPL no Reino Unido são fontes extremamente confiáveis ​​de UTC e Servidores NTP tempo são projetados especificamente para eles. No entanto, os sinais de tempo não são garantidos, eles podem cair ao longo do dia e são suscetíveis a interferências; Eles também são regularmente transformados em manutenção.

Para a maioria dos aplicativos, algumas horas de sua rede confiando em osciladores de cristal provavelmente não causará muitos problemas na sincronização. Contudo, GPS (Global Positioning System) é uma fonte muito mais confiável para a hora UTC em que um satélite GPS é sempre uma sobrecarga. Eles exigem uma recepção de linha de visão, o que significa que uma antena tem que ir no telhado ou fora de uma janela aberta.

Para aplicações em que a precisão ea confiabilidade são essenciais, a solução mais segura é investir em um sistema dual O servidor NTP, esses dispositivos podem receber as transmissões de rádio, como MSF, DCF-77 ou WWVB e o sinal GPS.

Em um sistema dual NTP servidor, A NTP irá tomar as duas fontes de tempo e sincronizar uma rede para garantir maior precisão e confiabilidade.

UTC (Tempo Universal Coordenado) é a escala de tempo global do mundo e substituiu o antigo padrão GMT (Greenwich Meantime) nos 1970's.

Enquanto a GMT foi baseada no movimento do Sol, a UTC é baseada no tempo contado por relógios atômicos embora seja mantido em linha com a GMT pela adição de 'Leap Seconds', que compensa a desaceleração da rotação da Terra, permitindo que UTC e GMT funcionem lado a lado (GMT geralmente é falado como UTC - embora, como não há real diferença na verdade não importa).

No computo, a UTC permite que as redes de computadores em todo o mundo se sincronizem ao mesmo tempo, possibilitando transações sensíveis ao tempo de todo o mundo. A maioria das redes de computadores dedicadas tempo os servidores de rede para sincronizar com uma fonte de hora UTC. Esses dispositivos usam o protocolo NTP (Network Time Protocol) para distribuir o tempo através das redes e verificam continuamente para garantir que não haja deriva.

O único dilema em usar um O servidor NTP está selecionando de onde vem a origem do tempo, que regerá o tipo de NTP servidor voce requere. Há realmente três lugares que uma fonte de tempo UTC pode ser facilmente localizada.

O primeiro é a internet. Ao usar uma fonte de tempo na internet, como time.nist.gov ou time.windows.com, um dedicado NTP servidor não é necessariamente necessário, pois a maioria dos sistemas operacionais tem uma versão do NTP já instalada (no Windows basta clicar duas vezes no ícone do relógio para ver as opções de tempo da internet).

*No entanto, deve notar-se que a Microsoft, a Novell e outros recomendam fortemente o uso de fontes de tempo na internet se a segurança for um problema. As fontes de tempo da Internet não podem ser autenticadas pelo NTP e estão fora do firewall, o que pode levar a ameaças de segurança.

O segundo método é usar um GPS NTP servidor; Esses dispositivos usam o sinal GPS (mais comumente usado para navegação por satélite), que é realmente um código de tempo gerado por um relógio atômico (a partir do satélite). Embora este sinal esteja disponível em qualquer lugar do globo, uma antena GPS precisa de uma visão clara do céu, que é a única desvantagem no uso do GPS.

Alternativamente, os laboratórios nacionais de física de muitos países, como NIST nos EUA e NPL no Reino Unido, transmitem um sinal de tempo de seus relógios atômicos. Esses sinais podem ser retirados com um rádio referenciado NTP servidor embora esses sinais sejam finitos e vulneráveis ​​a interferências locais e topografia.

Atualmente, existe apenas um Sistema Global de Navegação por Satélite (GNSS), o NAVSTAR GPS que foi aberto para uso civil desde o final do 1980.

Mais comumente, o Sistema GPS é pensado para fornecer informações de navegação que permitem aos motoristas, marinheiros e pilotos identificar sua posição em qualquer lugar do mundo.

Na verdade, a única informação transmitida a partir de um satélite GPS é o tempo que é gerado pelo relógio atômico interno dos satélites. Este sinal de temporização é tão preciso que um receptor de GPS pode usar o sinal de três satélites e identificar a localização para dentro de alguns metros, calculando a duração de cada sinal preciso para chegar.

Atualmente um GPS NTP servidor pode usar essas informações de sincronização para sincronizar redes de computadores inteiras para fornecer precisão dentro de alguns milissegundos.

No entanto, a União Europeia está actualmente a trabalhar no próprio sistema de satélites de navegação global da Europa chamado Galileo, que irá rivalizar com a rede de GPS, fornecendo o seu próprio calendário e informação de posicionamento.

No entanto, o Galileo foi projetado para ser interoperável com o GPS, o que significa que um GPS atual NTP servidor será capaz de receber ambos os sinais, embora alguns ajustes de software possam ter que ser feitos.

Esta interoperabilidade proporcionará uma maior precisão e poderá tornar as transmissões de rádio nacionais em tempo e frequência obsoletas, uma vez que não poderão produzir uma precisão comparável.

Além disso, a Rússia, a China e a Índia estão atualmente planejando seus próprios sistemas GNSS, o que pode proporcionar ainda mais precisão. O GPS já revolucionou a forma como o mundo funciona não só, permitindo um posicionamento preciso, mas também permitindo que todo o mundo se sincronize com a mesma escala de tempo usando um GPS NTP servidor. Espera-se que ainda mais avanços em tecnologia surgirão uma vez que a próxima geração do GNSS comece suas transmissões.

A sincronização da rede de computadores é essencial no mundo moderno. Muitas das redes de computadores do mundo estão todas sincronizadas com o mesmo cronograma global UTC (Tempo Universal Coordenado).

Para governar a sincronização, o protocolo NTP (Network Time Protocol) é usado na maioria dos casos, pois é capaz de sincronizar de forma confiável uma rede a alguns milissegundos fora do tempo UTC.

No entanto, a precisão da sincronização de tempo depende unicamente da precisão de qualquer referência de tempo selecionada para o NTP para distribuir e aqui reside um dos erros fundamentais na sincronização de redes de computadores.

Muitos administradores de rede dependem de referências de tempo da Internet como fonte de tempo UTC, no entanto, além dos riscos de segurança que eles colocam (sendo como eles estão no lado errado de um firewall de rede), mas também a sua precisão não pode ser garantida e estudos recentes têm encontrou menos da metade deles com pouca precisão útil.

Para um método seguro, preciso e confiável de UTC, existem apenas duas escolhas. Utilize o sinal de tempo da rede GPS ou confie nas transmissões de ondas longas transmitidas por laboratórios nacionais de física, tais como NPL de NIST.

Para selecionar qual método é o melhor, então o único fator a considerar é a localização do NTP servidor isto é, receber o sinal de tempo.

O GPS é o mais flexível, pois o sinal está disponível literalmente em todo o planeta, mas a única desvantagem do sinal é que uma antena GPS deve estar situada no telhado, pois precisa de uma visão clara do céu. Isso pode ser problemático se o servidor de tempo está localizado nos pisos inferiores de um raspador de céu, mas, na sua totalidade, a maioria dos usuários de Hora do GPS Os sinais acham que eles são muito confiáveis ​​e incrivelmente precisos.

Se o GPS é impraticável, o tempo e as frequências nacionais fornecem um método igualmente preciso e seguro de tempo UTC. Esses sinais de longa distância não são transmitidos por todos os países, no entanto, embora o sinal da US WWVB transmitido pelo NIST no Colorado esteja disponível na maior parte da América do Norte, incluindo o Canadá.

Existem várias versões desta transmissão de sinais em toda a Europa, incluindo o alemão DCF e o Reino Unido MSF que se revelam os mais confiáveis ​​e populares. Esses sinais geralmente podem ser apanhados fora das fronteiras do país também, embora seja de notar que as transmissões de ondas longas são vulneráveis ​​a interferências e topografias locais.

Para uma completa paz mental, sistema dual Servidores NTP que recebem sinais do GPS e dos laboratórios nacionais de física estão disponíveis, embora eles tendem a ser um pouco mais caros do que sistemas únicos, embora o uso de mais de um sinal de tempo os torne duplamente confiáveis.

Um Relógio Atômico Radioativo?

An relógio atômico Mantém o tempo melhor do que qualquer outro relógio. Eles ainda mantêm o tempo melhor do que a rotação da Terra e o movimento das estrelas. Sem o relógio atômico, a navegação GPS seria impossível, a Internet não iria sincronizar, e a posição dos planetas não seria conhecida com precisão suficiente para que as sondas espaciais e os landers fossem lançados e monitorados.

Um relógio atômico não é radioativo, não depende da decomposição atômica. Em vez disso, um relógio atômico tem uma massa oscilante e uma mola, assim como relógios comuns.

A grande diferença entre um relógio padrão em sua casa e um relógio atômico é que a oscilação em um relógio atômico está entre o núcleo de um átomo e os elétrons circundantes. Essa oscilação não é exatamente um paralelo à roda do balanço e a um relógio de relógio, mas o fato é que ambas usam oscilações para acompanhar o tempo de passagem. As freqüências de oscilação dentro do átomo são determinadas pela massa do núcleo e a gravidade e "primavera" eletrostática entre a carga positiva no núcleo e a nuvem de elétrons que o rodeia.

Quais são os tipos de relógio atômico?

Hoje, embora existam diferentes tipos de relógio atômico, o princípio por trás de todos permanece o mesmo. A principal diferença está associada ao elemento utilizado e aos meios de detecção quando o nível de energia muda. Os vários tipos de relógio atômico incluem:

O relógio atômico de césio emprega um feixe de átomos de césio. O relógio separa átomos de césio de diferentes níveis de energia por campo magnético.

O relógio atômico de hidrogênio mantém átomos de hidrogênio no nível de energia requerido em um recipiente com paredes de um material especial, de modo que os átomos não perdem seu estado de energia mais alto rapidamente.

O relógio atômico Rubidium, o mais simples e o mais compacto de todos, usa uma célula de vidro de gás de rubídio que muda sua absorção de luz na freqüência óptica de rubídio quando a freqüência de microondas circundante está correta.

O relógio atômico comercial mais preciso disponível hoje usa o átomo de césio e os campos e detectores magnéticos normais. Além disso, os átomos de césio são interrompidos de zips para frente e para trás por raios laser, reduzindo pequenas mudanças na freqüência devido ao efeito Doppler.

Quando o Relógio Atômico foi inventado? relógio atômico

Em 1945, o professor de física da Universidade de Columbia, Isidor Rabi, sugeriu que um relógio poderia ser feito a partir de uma técnica que ele desenvolveu nos 1930 chamados de ressonância magnética de feixe atômico. Por 1949, o National Bureau of Standards (NBS, agora o Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia, NIST) anunciou o primeiro relógio atômico do mundo usando a molécula de amônia como fonte de vibrações, e por 1952 anunciou o primeiro relógio atômico usando átomos de césio como fonte de vibração, NBS-1.

No 1955, o Laboratório Físico Nacional (NPL) na Inglaterra construíram o primeiro relógio atômico de feixe de césio usado como fonte de calibração. Na próxima década, foram criadas formas mais avançadas dos relógios atômicos. Em 1967, a 13th Conferência Geral sobre Pesos e Medidas definiu o SI segundo com base nas vibrações do átomo de césio; O sistema de manutenção do tempo do mundo já não tinha uma base astronômica nesse ponto! NBS-4, o relógio atômico de césio mais estável do mundo, foi completado em 1968, e foi usado nos 1990s como parte do sistema de tempo NPL.

No 1999, o NPL-F1 começou a operar com uma incerteza de peças 1.7 em 10 para a potência 15th, ou precisão para cerca de um segundo em 20 milhões de anos, tornando-o o relógio atômico mais preciso já feito (uma distinção compartilhada com um padrão similar em Paris).

Como o tempo do relógio atômico é medido?

A freqüência correta para a ressonância específica de césio é agora definida por acordo internacional como 9,192,631,770 Hz, de modo que, quando dividido por este número, a saída é exatamente 1 Hz, ou o ciclo 1 por segundo.

A precisão de longo prazo alcançável pelo moderno relógio atômico de césio (o tipo mais comum) é melhor do que um segundo por um milhão de anos. O relógio atômico de hidrogênio mostra uma melhor precisão de curto prazo (uma semana), aproximadamente 10 vezes a precisão de um relógio atômico de césio. Portanto, o relógio atômico aumentou a precisão da medida do tempo cerca de um milhão de vezes em comparação com as medidas realizadas por meio de técnicas astronômicas.

Synchonising para um relógio atômico

A maneira mais simples de sincronizar um relógio atômico é usar um servidor NTP dedicado. Esses dispositivos receberão o sinal de relógio ataônico GPS ou ondas de rádio de locais como NIST ou NPL.

NTP depende de um relógio de referência e de todos os relógios no Rede NTP são sincronizados para esse tempo. Portanto, é imperativo que o relógio de referência seja o mais preciso possível. Os relógios mais precisos são relógios atômicos. Estes grandes dispositivos de laboratório de física podem manter um tempo preciso ao longo de milhões de anos sem perder um segundo.

An NTP servidor receberá o tempo de um relógio atômico, seja através da internet, a rede GPS ou transmissões de rádio. Ao usar um relógio atômico como referência, uma rede NTP será precisa dentro de alguns milissegundos da escala mundial de tempo global UTC (Tempo Universal Coordenado).

NTP é um sistema hierárquico. Quanto mais perto um dispositivo é para o relógio de referência, mais alto nos strates NTP é. Um relógio de referência do relógio atômico é um dispositivo 0 do estrato e um NTP servidor que recebe o tempo a partir dele é um dispositivo 1 de estratos, os clientes do servidor NTP são dispositivos 2 de estratos e assim por diante.

Devido a este sistema hierárquico, os dispositivos mais baixos dos estratos também podem ser usados ​​como uma referência que permite que grandes redes funcionem enquanto estiver conectado a apenas um O servidor NTP.

NTP é um protocolo que é tolerante a falhas. O NTP observa erros e pode processar várias fontes de tempo e o protocolo selecionará automaticamente o melhor. Mesmo quando um relógio de referência está temporariamente indisponível, o NTP pode usar medidas passadas para estimar a hora atual.

Então você decidiu sincronizar sua rede para UTC (Tempo Universal Coordenado), você possui um servidor de horário que utiliza NTP (Network Time Protocol) agora a única coisa a decidir é onde receber o tempo de.

Servidores NTP não geram tempo, eles simplesmente recebem um sinal seguro de um relógio atômico, mas é essa verificação constante do tempo que mantém a NTP servidor preciso e, por sua vez, a rede que está sincronizando.

Recebendo um sinal de tempo de relógio atômico é onde o servidor NTP vem em sua própria. Existem muitas fontes de tempo UTC através da Internet, mas estas não são recomendadas para qualquer uso corporativo ou para sempre que a segurança é um problema, pois as fontes de internet da UTC são externas ao firewall e podem comprometer a segurança - vamos discutir isso com mais detalhes no futuro Postagens.

Comumente, há dois tipos de servidor de tempo. Há aqueles que recebem uma fonte de relógio atômico de tempo UTC a partir de transmissões de rádio de ondas longas ou aquelas que usam a rede GPS (Sistema de Posicionamento Global) como fonte.

As transmissões de rádio de ondas longas são transmitidas por vários laboratórios nacionais de física. Os sinais mais comuns são a WWVB dos EUA (transmitida por NIST - Instituto Nacional de Padrões e Tempo), o MSF do Reino Unido (transmitido pelo Reino Unido Laboratório Físico Nacional) e o sinal DCF alemão (Broadcast by German National Physics Laboratory).

Nem todos os países produzem esses sinais de tempo e os sinais são vulneráveis ​​a interferências da topografia. No entanto, nos EUA, o sinal da WWVB pode ser recebido na maioria das áreas da América do Norte (incluindo o Canadá), embora a intensidade do sinal varie dependendo da geografia local, como montanhas, etc.

O sinal GPS, por outro lado, está disponível literalmente em todos os lugares do planeta, assim como a antena GPS anexada ao GPS NTP servidor pode ter uma visão clara do céu.

Ambos os sistemas são um método verdadeiramente confiável e preciso do horário UTC e o uso permitirá a sincronização de uma rede de computadores dentro de alguns milissegundos de UTC.

A precisão de contar o tempo nunca foi tão importante quanto agora. Ultra preciso relógios atômicos são a base de muitas das tecnologias e inovações do século XX. A Internet, a navegação por satélite, o controle de tráfego aéreo e o banco bancário global são apenas algumas das aplicações que dependem de um cronograma de precisão particularmente preciso.

O problema que enfrentamos na era moderna é que a nossa compreensão exatamente de que horas mudaram tremendamente ao longo do século passado. Anteriormente, pensava-se que o tempo era constante, imutável e que viajamos para a frente no tempo na mesma taxa.

Medir a passagem do tempo também era direto. Cada dia, governado pela revolução da Terra, foi dividido em 24 quantidades iguais - a hora. No entanto, após as descobertas de Einstein durante o século passado, logo descobriu que o tempo não era constante e poderia variar para diferentes observadores, pois a velocidade e a gravidade podem diminuí-lo.

À medida que nosso cronograma se tornou mais preciso, outro problema tornou-se aparente e esse era o antigo método de manter o controle do tempo, usando a rotação da Terra, não era um método preciso.

Devido à influência gravitacional da Lua em nossos oceanos, a rotação da Terra é esporádica, às vezes ficando aquém do dia das horas 24 e algumas vezes funcionando por mais tempo.

Relógios atômicos foram desenvolvidos para tentar manter o tempo o mais preciso possível. Eles trabalham usando as oscilações imutáveis ​​do elétron de um átomo à medida que mudam a órbita. Este "tic-tac" de um átomo ocorre mais de nove bilhões de vezes por segundo em átomos de césio, o que os torna uma base ideal para um relógio.

Este tempo de relógio atômico ultra preciso (conhecido oficialmente como International Atomic Time - TAI) é a base da escala de tempo oficial do mundo, embora devido à necessidade de manter a escala de tempo paralela à rotação da Terra (importante quando se trata de corpos extraterrestres). tais como objetos astronômicos ou até mesmo satélites) segundos de adição, conhecidos como leap second, são adicionados ao TAI, essa escala de tempo alterada é conhecida como UTC - Tempo Universal Coordenado.

A UTC é o horário utilizado pelas empresas, indústria e governos em todo o mundo. Como é governado por relógios atômicos, significa que o mundo inteiro pode se comunicar usando a mesma escala de tempo, governada pelos relógios atômicos ultra-precisos. Redes de computadores em todo o mundo recebem esse tempo usando Servidores NTP (Network Time Protocol) garantindo que todos tenham o mesmo tempo dentro de alguns milissegundos.